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浙大科学家开发出新型3D打印形状记忆聚合物

2016-01-19 09:04
野明月
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  众所周知,3D打印技术最重要的一个优势就是能够制造出不同寻常的几何形状。日前,来自浙江大学的一支研究团队开发出的一种新型形状记忆聚合物材料,则有可能为3D打印出来的形状增加更多的变数。据了解,这种形状记忆塑料能多次“植入”复杂形状记忆,遇热即展现多样形变。不过目前尚未确认这种材料是否可以用于3D打印,而将形状记忆材料用于3D打印,实际上就是我们常说的4D打印

  据悉,这一具有重要意义的创新来自浙江大学化学工程与生物工程学院谢涛教授课题组,相关论文已经发表在《科学》杂志的子刊《科学进展》上。

  形状记忆塑料是一类能够暂时固定在临时形状,受到外界刺激后回复到初始形状的智能材料,在柔性电子、生物医学和航空航天等领域展示了越来越广的应用前景。

  谢涛介绍,研究团队在设计新型形状记忆材料的过程中,加入了一种可交换共价键,重组分子间的连接关系。“这相当于很多分子手拉手跳一支‘集体舞’,当处于较高的温度时,分子之间相互‘换手’,找到了新伙伴、新‘队形’,产生永久记忆。当处于较低温度环境下,材料即使被折叠成其他形状,产生弹性形变,分子之间也不会‘放手’,遇热还是能恢复原有形状。”

  论文第一作者、浙江大学化学工程与生物工程学院副教授赵骞说,正是这种“换手”的特性,让新型形状记忆塑料有不断被植入复杂形状记忆的性能,新形状还能不断叠加其中。利用这种效应,可以制备现有加工方法难以实现的复杂形状。

  为了展示这种不寻常的材料,研究团队还发布了一段视频,在这个视频里,您可以看到这个新型聚合物通过一种反复加热的过程已经被预编程了一系列预先确定的形状。然后将其放到60度的热水里,短短几秒钟,这种塑料薄片收缩变形成一只“千纸鹤”。据研究人员解释称,正是这种反复的加热过程使得他们能够对材料进行不同形状的“编程”。甚至能够经过一段时间之后再加入一种新的形状而不会影响对其它形状的“记忆”。

  研究人员认为,这一新型材料具有广阔实用价值和应用前景,研究人员期待它能早日用于诸如生物医疗或柔性电子等高附加值应用领域。“比如心脏支架,我们希望它在到达植入‘目的地’以后,可以舒展成为一个复杂三维形状。”谢涛说。

  《科学进展》杂志评审专家认为,该项研究是形状记忆聚合物领域的重要突破,为形状记忆材料的设计与加工提供了全新指导。

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